生物化学第33章核酸的降解和核苷酸代谢ppt课件

1、第33章 核酸的降解和核苷酸代谢Degradation of nucleic acid and nucleotides metabolism一、核酸和核苷酸的分解代谢一、核酸和核苷酸的分解代谢二、核苷酸的生物合成二、核苷酸的生物合成三、辅酶核苷酸的生物合成三、辅酶核苷酸的生物合成一、核酸和核苷酸的分解代谢不可逆不可逆磷酸解磷酸解碱基的脱氨嘌呤碱的分解代谢腺嘌呤腺嘌呤鸟嘌呤鸟嘌呤次黄嘌呤次黄嘌呤黄嘌呤黄嘌呤腺嘌呤脱氨酶腺嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶鸟嘌呤脱氨酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶黄嘌呤氧化酶尿酸尿酸嘌呤碱的分解代谢尿酸尿酸尿囊素尿囊素尿囊酸尿囊酸尿酸氧化酶尿酸氧化酶尿囊酸酶尿囊酸酶尿囊

2、素酶尿囊素酶脲酶脲酶黄嘌呤黄嘌呤乙醛酸乙醛酸不同动物嘌呤代谢的最终产物 灵长类、鸟类：灵长类、鸟类： 尿酸尿酸其他哺乳动物、软体动物：其他哺乳动物、软体动物： 尿囊素尿囊素 硬骨鱼：硬骨鱼： 尿囊酸尿囊酸 软骨鱼和两栖类：软骨鱼和两栖类： 尿素尿素 大多数海洋无脊椎动物：大多数海洋无脊椎动物： 氨和氨和CO2 如甲壳类动物如甲壳类动物随尿液排出随尿液排出胞嘧啶和尿嘧啶的分解代谢胞嘧啶胞嘧啶尿嘧啶尿嘧啶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶-脲基丙酸脲基丙酸-丙氨酸丙氨酸胞嘧啶胞嘧啶脱氨酶脱氨酶二氢尿嘧啶二氢尿嘧啶脱氢酶脱氢酶二氢尿二氢尿嘧啶酶嘧啶酶脲基丙酸酶脲基丙酸酶胸腺嘧啶的分解代谢-脲基异丁酸脲基异丁酸 -

3、氨基异丁酸氨基异丁酸二氢胸腺嘧啶二氢胸腺嘧啶胸腺嘧啶胸腺嘧啶二、核苷酸的生物合成一嘌呤核苷酸的生物合成一嘌呤核苷酸的生物合成嘌呤环各元素的来源嘌呤环各元素的来源次黄嘌呤核苷酸的合成 各种嘌呤核苷酸的合成是先合成次黄嘌呤核各种嘌呤核苷酸的合成是先合成次黄嘌呤核苷酸，再转变成各种嘌呤核苷酸。此途径叫嘌呤苷酸，再转变成各种嘌呤核苷酸。此途径叫嘌呤核苷酸的从头合成途径核苷酸的从头合成途径de novo synthesis de novo synthesis pathwaypathway。 次黄嘌呤核苷酸的合成是在磷酸核糖上合成次黄嘌呤核苷酸的合成是在磷酸核糖上合成次黄嘌呤的，而不是先合成次黄嘌呤，再与

4、磷酸次黄嘌呤的，而不是先合成次黄嘌呤，再与磷酸核糖结合的。核糖结合的。焦磷酸激酶焦磷酸激酶PRPP次黄嘌呤核苷酸的合成途径5-5-磷酸核糖磷酸核糖-焦磷酸焦磷酸5-5-磷酸核糖磷酸核糖-胺胺甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸 甘氨酰胺核苷酸甘氨酰胺核苷酸转酰胺酶转酰胺酶合成酶合成酶转甲酰基酶转甲酰基酶留意转酰胺后核糖留意转酰胺后核糖1 1位构型的变化位构型的变化次黄嘌呤核苷酸的合成途径甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨酰胺核苷酸甲酰甘氨脒甲酰甘氨脒核苷酸核苷酸5-5-氨基咪唑核苷酸氨基咪唑核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-羧酸核苷酸羧酸核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-N-N-琥珀基琥珀

5、基氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸合成酶合成酶合成酶合成酶羧化酶羧化酶合成酶合成酶接前页接前页次黄嘌呤核苷酸的合成途径5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-氨基咪唑氨基咪唑-4-4-N-N-琥珀基琥珀基氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸5-5-甲酰胺氨咪唑甲酰胺氨咪唑-4-4-氨甲酰核苷酸氨甲酰核苷酸次黄嘌呤次黄嘌呤核苷酸核苷酸裂解酶裂解酶转甲酰基酶转甲酰基酶合酶合酶接前页接前页腺嘌呤核苷酸的合成次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸天冬氨酸天冬氨酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸琥珀酸腺苷酸腺苷酸合成酶合成酶裂解酶裂解酶延胡索酸延胡索酸鸟嘌呤核苷酸的合成黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸 谷氨酰胺谷氨酰胺 鸟苷酸鸟

6、苷酸 谷氨酸谷氨酸次黄嘌呤核苷酸次黄嘌呤核苷酸 黄嘌呤核苷酸黄嘌呤核苷酸合成酶合成酶脱氢酶脱氢酶核苷酸合成的补救途径 生物体内除了能以简单前体物质生物体内除了能以简单前体物质“从头合成从头合成de novo synthesisde novo synthesis核苷酸外，还能利用核苷酸外，还能利用游离的碱基和核糖合成核苷酸。这个途径称为游离的碱基和核糖合成核苷酸。这个途径称为“补救途径补救途径salvage pathwaysalvage pathway。嘌呤核苷酸合成的补救途径核苷磷酸化酶核苷磷酸化酶腺苷激酶腺苷激酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶磷酸核糖转移酶只需腺苷酸能以上述方式产

7、生，其他核苷酸只能按以下反响产生。只需腺苷酸能以上述方式产生，其他核苷酸只能按以下反响产生。Lesch-Nyhan综合征综合征 Lesch-Nyhan Lesch-Nyhan综合征是一种与综合征是一种与X X染色体连锁的遗传代谢病，患者先染色体连锁的遗传代谢病，患者先天性缺乏次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸天性缺乏次黄嘌呤鸟嘌呤磷酸核糖转移酶核糖转移酶HGPRTHGPRT。这种缺陷。这种缺陷是伴性的隐性遗传性状，主要见之是伴性的隐性遗传性状，主要见之于男性。由于鸟嘌呤和次黄嘌呤补于男性。由于鸟嘌呤和次黄嘌呤补救途径妨碍，产生过量的尿酸，导救途径妨碍，产生过量的尿酸，导致肾结石和痛风。这些病症可经过致肾结石和

8、痛风。这些病症可经过别嘌呤醇次黄嘌呤的类似物对别嘌呤醇次黄嘌呤的类似物对黄嘌呤氧化酶的抑制而得到缓解。黄嘌呤氧化酶的抑制而得到缓解。 Lesch-NyhanLesch-Nyhan综合征更严重的综合征更严重的后果是自残肢体。后果是自残肢体。英国医生Thomas Sydenham对痛风病的描画 患者上床入睡时安康情况良好。清晨二时左右，他因大脚患者上床入睡时安康情况良好。清晨二时左右，他因大脚指剧痛而早醒：较少见的是脚后跟、踝或脚背剧痛。这种苦楚指剧痛而早醒：较少见的是脚后跟、踝或脚背剧痛。这种苦楚几乎好似关节脱位一样，但是患部的觉得又好似浇了冷水。随几乎好似关节脱位一样，但是患部的觉得又好似浇了

9、冷水。随之而来的是寒战和哆嗦，还有一点发烧。开场本来不算太厉害之而来的是寒战和哆嗦，还有一点发烧。开场本来不算太厉害的疼痛这时变得更为严重。随着这种苦楚程度的添加，寒战和的疼痛这时变得更为严重。随着这种苦楚程度的添加，寒战和哆嗦也加重。过了一段时间之后，这种景象到达顶峰，患部涉哆嗦也加重。过了一段时间之后，这种景象到达顶峰，患部涉及跗骨和跖骨及其韧带。忽而是韧带猛烈拉伸和撕裂，或而是及跗骨和跖骨及其韧带。忽而是韧带猛烈拉伸和撕裂，或而是一阵剧痛，如今又是一种重压和绷紧感。这时患部的觉得如此一阵剧痛，如今又是一种重压和绷紧感。这时患部的觉得如此敏锐和剧烈，它甚至经受不住被子的分量，也受不住一个人

10、在敏锐和剧烈，它甚至经受不住被子的分量，也受不住一个人在屋里走动时所引起的刺耳声。整个夜晚都在苦楚、失眠、患部屋里走动时所引起的刺耳声。整个夜晚都在苦楚、失眠、患部转动和在不断地改动姿态中渡过；辗转翻身和关节疼痛同样地转动和在不断地改动姿态中渡过；辗转翻身和关节疼痛同样地继续不断，而到恶性发作的时候，更加的严重。继续不断，而到恶性发作的时候，更加的严重。天生HGPRT缺陷的代谢后果嘌呤核苷酸生物合成的调理二嘧啶核苷酸的生物合成氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸天冬氨酸天冬氨酸嘧啶环各元素的来源嘧啶环各元素的来源尿嘧啶核苷酸的合成 与嘌呤核苷酸的从头合成不同，在从头合与嘌呤核苷酸的从头合成不同，在从头合成嘧啶

11、核苷酸时，先合成嘧啶化合物乳清酸，成嘧啶核苷酸时，先合成嘧啶化合物乳清酸，再与磷酸核糖焦磷酸再与磷酸核糖焦磷酸PRPPPRPP结合成为乳清苷结合成为乳清苷酸，然后脱羧成为尿嘧啶核苷酸。其他嘧啶核酸，然后脱羧成为尿嘧啶核苷酸。其他嘧啶核苷酸是由尿苷酸转变而来。苷酸是由尿苷酸转变而来。尿嘧啶核苷酸的合成转氨甲酰酶转氨甲酰酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸酶二氢乳清酸二氢乳清酸脱氢酶脱氢酶 乳清酸乳清酸 二氢乳清酸二氢乳清酸氨甲酰氨甲酰天冬氨酸天冬氨酸氨甲酰磷酸氨甲酰磷酸 天冬氨酸天冬氨酸嘧啶合成所嘧啶合成所需的氨甲酰需的氨甲酰磷酸由细胞磷酸由细胞溶胶中的氨溶胶中的氨甲酰磷酸合甲酰磷酸合成酶成酶催化催化合成。

12、合成。尿嘧啶核苷酸的合成 乳清苷酸乳清苷酸 尿嘧啶核苷酸尿嘧啶核苷酸乳清酸乳清酸焦磷酸化酶焦磷酸化酶脱羧酶脱羧酶胞嘧啶核苷酸的合成UMP激酶激酶核苷二磷酸激酶核苷二磷酸激酶CTP合成酶合成酶UTPCTP尿嘧啶转尿嘧啶转变成胞嘧变成胞嘧啶必需在啶必需在核苷三磷核苷三磷酸的程度酸的程度上进展。上进展。嘧啶核苷酸合成的补救途径UMP磷酸核糖磷酸核糖转移酶转移酶尿苷磷酸化酶尿苷磷酸化酶尿苷激酶尿苷激酶尿苷激酶尿苷激酶嘧啶核苷酸合成的调理三脱氧核糖核苷酸的合成三脱氧核糖核苷酸的合成 脱氧核糖核苷酸是脱氧核糖核苷酸是由核糖核苷酸复原产生由核糖核苷酸复原产生的。在生物体内，的。在生物体内，ADPADP、GD

13、PGDP、CDPCDP和和UDPUDP四种核四种核糖核苷酸都可以被复原糖核苷酸都可以被复原成相应的脱氧核糖核苷成相应的脱氧核糖核苷酸。催化此反响的酶称酸。催化此反响的酶称为核糖核苷酸复原酶。为核糖核苷酸复原酶。大肠杆菌核糖核苷酸复原酶 核糖核苷酸复原酶由核糖核苷酸复原酶由R1R1和和R2R2两个亚基组成，在有两个亚基组成，在有Mg2+Mg2+存在时该酶才有活性。存在时该酶才有活性。R1R1亚基含有两条一样的多亚基含有两条一样的多肽链，每条多肽链上有两个别构调理位点。一个调理肽链，每条多肽链上有两个别构调理位点。一个调理位点结合效应物后影响对底物的特异性，另一个调理位点结合效应物后影响对底物的特异性，另一个调理位点结合效应物后调理酶的活性。每条肽链上还含有位点结合效应物后调理酶的活性。每条肽链上还含有一对参与催化氧化复原反响的巯基。一对参与催化氧化复原反响的巯基。R2R2亚基也含有两亚基也含有两条一样的肽链，每一条肽链上有一个参与催化氧化复条一样的肽链，每一条肽链上有一个参与催化氧化复原反响的酪氨酸残基和一个双核铁辅因子。原反响的酪氨酸残基和一个双核铁辅因子。大肠杆菌核糖核苷酸复原酶Tyr122ATP激活激活dATP抑制抑制核糖核苷酸复原酶的催化机制图中三个图中三个Cys都属于都属于R1，Cys439受受R2的的Tyr122作用产生自在作